Кіріспе

Ядролық емес құрылғы, электромагниттік импульс жасайды. Жарылыс арқылы жұмыс істейтін магниттік ағын қысылу генераторы (EPFCG) – жоғары қуатты электромагниттік импульс жасау үшін, жоғары жарылғыш заттарды пайдаланып магниттік ағынды қысып жұмыс істейтін құрылғы. EPFCG құрылғы жұмыс істеу кезінде физикалық түрде жойылғандықтан, тек бір ғана импульс тудырады. Оның жұмыс істеуі үшін бастапқы ток импульсі қажет, оны әдетте конденсаторлармен қамтамасыз етеді. Жарылыс арқылы жұмыс істейтін магниттік ағын қысылу генераторлары физика және материалтану ғылымдарында зерттеулер үшін өте жоғары магниттік өрістерді және импульстік қуатты қолдану үшін өте күшті электр тогы импульстарын жасауға қолданылады. Бұл генераторлар, ядролық электромагниттік импульс құрылғысының құны, қосалқы әсерлері немесе үлкен қашықтығы жоқ электромагниттік импульс тудыратын, уақытша электромагниттік құрылғылар деп аталатын электрондық соғыс құрылғыларына қуат беру көзі ретінде зерттелуде. Осы генераторлар бойынша алғашқы жұмыстарды 1950-ші жылдардың басында КСРО-ның Саров қаласындағы ядролық зерттеулер орталығы VNIIEF жүргізді, одан кейін АҚШ-тағы Лос-Аламос Ұлттық зертханасы.

Тарих

1950 жылдардың басында ядролық синтезді зерттеумен айналысқан совет ғалымдарына өте қысқа және қуатты электр импульстарының қажеттілігі анық болды. Энергияны конденсаторларда сақтайтын Маркс генераторы сол кезде мұндай жоғары қуатты импульстарды тудыра алатын жалғыз құрылғы еді. Көрсетілген қуатты алу үшін қажетті конденсаторлардың тым қымбат болуы арзан құрылғы іздеуге түрткі болды. Андрей Сахаровтың идеяларының нәтижесінде жасалған алғашқы магниттік жарылыс генераторлары осы міндетті орындауға арналған еді. Флюстың магнит өрісінің күшіне, бет ауданына көбейтілгеніне тең болғандықтан, бет ауданы кішірейген сайын өткізгіштің ішіндегі магнит өрісінің күші артады. Қысу процесі жарылғыш заттардың химиялық энергиясын үлкен электр тогымен қоршалған күшті магнит өрісінің энергиясына жартылай түрлендіреді. Флюстың генераторының мақсаты өте күшті магнит өрісі импульсын немесе өте күшті электр тогы импульсын жасау болуы мүмкін; екінші жағдайда жабық өткізгіш сыртқы электр тізбегіне қосылады. Бұл техника Жердегі ең күшті жасанды магнит өрістерін жасау үшін қолданылды; шамамен 1000 теслаға дейін (әдеттегі неодим тұрақты магнит күшінің 1000 есеге жуығы) өрістерді бірнеше микросекунд ішінде жасауға болады.

Ағынды қысымның негізгі сипаттамасы

Сыртқы магнит өрісі (көк түсті сызықтар) толығымен өткізгіш (кедергісі нөлге тең) жасалған жабық сақинадан өтеді. Сақина арқылы өтетін магниттік ағынның жалпы көлемі магнит өрісінің сақинаны қамтитын беттің ауданына көбейтілгеніне тең. Тоғыз өріс сызығы сақинадан өтетін магниттік ағынды көрсетеді. Егер сақина деформацияланса және оның көлденең қимасының ауданы азайса, бес өріс сызығымен бейнеленген сақина арқылы өтетін магниттік ағын сақина ауданының азаюымен пропорционалды түрде азаяды. Магниттік ағындағы өзгеріс Фарадейдің индукция заңы бойынша сақинада ток (қызыл жебелер) тудырады, ал бұл ток Ампердің айналмалы заңы бойынша сымды айналдыратын жаңа магнит өрісін (жасыл жебелер) жасайды. Жаңа магнит өрісі сақинаның сыртындағы өріске қарсы, ал ішкі өрісіне қосылады, осылайша сақина ішіндегі жалпы ағын сақталады: бес көк сызыққа төрт жасыл сызық қосылып, бастапқы тоғыз сызықты құрайды. Сыртқы магнит өрісі мен индукцияланған өрістің қосындысынан, тесіктен бастапқыда өткен магнит өрісі сызықтары тесіктің ішінде қалады, ағын сақталады және өткізгіш сақинада ток пайда болады деген қорытындыға келуге болады. Магнит өрісі сызықтары біріне-бірі жақындап "қысылады", сондықтан сақина ішіндегі магнит өрісінің қарқындылығы бастапқы ауданға қарағанда соңғы ауданға пропорционалды түрде артады.

Генераторлардың әртүрлі түрлері

Ағынды қысымның қарапайым негізгі принципі әр түрлі жолдармен қолданылуы мүмкін. Саровтағы ВНИИЭФ-тің кеңес ғалымдары, осы саланың пионерлері, генераторлардың үш түрлі түрін ұсынды: Роберт Людаев әзірлеген генератордың бірінші түрінде (МК 1, 1951), орамды өткізгіш арқылы туындаған магнит ағыны жарылғыш заттармен қоршалған қуыс металл түтіктің ішіне шектелген және жарылғыш заттар оқ аталған кезде күшті қысымға ұшырайды; АҚШ-та он екі жылдан кейін С. М. (Макс) Фаулердің Лос-Аламостағы тобы осындай құрылғыны жасады. Екінші типтегі генераторда (MK 2, 1952) сыртқы өткізгіш орамдары мен жарылғыш заттармен толтырылған орталық өткізгіш түтік арасындағы магнит ағыны, жарылыс толқыны құрылғы арқылы өтетін кезде орталық түтіктің деформациясынан пайда болған конустық «қозғалтқышпен» қысылады. Владимир Чернышев әзірлеген үшінші типтегі генератор (DEMG) цилиндр пішіндес және бір-біріне жұптасқан қуыс металл дискілердің жиынтығынан тұрады, бұл қажетті қуатқа байланысты сандары өзгеретін қуыс модульдерді құрайды, ал олар жарылғыш заттармен бөлінеді; әрбір модуль дербес генератор ретінде жұмыс істейді. Мұндай генераторларды қажет болған жағдайда жеке пайдалануға болады, тіпті оларды бірізді кезеңдер тізбегінде құрастыруға болады: әрбір генератор өндірген энергия келесісіне беріледі, ол импульсті күшейтеді, және т.б. Мысалы, DEMG генераторы MK 2 типті генератормен жабдықталуы мүмкін деп болжануда. Сондай-ақ, оларды эксперимент аяқталғаннан кейін бір рет қолданып тастауға немесе қанағаттанарлық пайдалану мерзіміне сәйкес қайта-қайта пайдалануға болады.